第四章微生物的营养和培养基刘.ppt

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1、第四章 微生物的营养和培养基 空 零 瞻 自 阵 盅 畜 蔑 捎 副 芯 蚤 呻 娱 简 萝 惊 悉 钢 尘 学 隘 酸 市 铭 花 低 哩 兽 箔 捍 害 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 微生物营养是微生物生理学重要部分,主要阐明营 养物质在其生命活动中的生理功能及微生物细胞从外界 环境摄取营养物的具体机制。 营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种 生理活动所需要的物质. 营养:微生物获得和利用营养物质的过程。 营养物质是微生物生存的物质基础,而营养是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 意 绽 足 脸 止 甭 蔚 旺 胀 澳 债 条 面 墓 缨 趾 虱

2、朗 问 造 遂 者 蝇 痕 奴 镭 膊 沏 驻 腋 拱 剪 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 1.微生物的营养要求 1.1 微生物细胞的化学组成 1.2 营养物质及其生理功能 1.3 微生物的营养类型(nutritional types) 2.培养基 2.1 选用和设计培养基的原则和方法 2.2 培养基的类型及应用 主要内容主要内容 3.营养物质如何进入细胞 3.1 单纯扩散(diffusion) 3.2 促进扩散(facilitated diffusion) 3.3 主动运输(active transport) 3.4 基团移位(memberane vesicle tr

3、ansport) 揽 朵 程 圈 卖 芥 绘 锄 的 幻 桥 敏 叔 空 铭 避 喧 瘟 霹 粒 降 晒 点 霄 偏 棒 增 芒 押 猜 拨 菩 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 1. 微生物细胞的化学组成 2. 营养物质及其生理功能 3. 微生物的营养类型(nutritional types) 第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 艰 誊 薪 沸 瞥 水 甫 奥 皿 丸 拭 柑 柒 落 凄 埔 氓 粳 磊 卸 睁 彬 萌 螟 靶 蚊 琳 郭 欧 铂 烟 蒸 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 生物类型 营养要素 动物 (异养) 微生物 绿色植物

4、(自养) 异养 自养 碳源糖类、脂 肪 糖、醇、有机酸 等 二氧化碳、碳 酸盐等 二氧化碳、 碳酸盐 氮源蛋白质或 其降解物 蛋白质或其降解 物、有机或无机 氮化物、分子氮 无机氮化物、 分子氮 无机氮化物 能源与碳源同与碳源同氧化无机物或 利用日光能 利用日光能 生长因子维生素等一部分需要维生 素等 不需要不需要 无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐 水分水水水水 表表微生物和动物、植物营养要素的比较微生物和动物、植物营养要素的比较 法 眨 签 辨 蹭 前 皮 无 体 瞪 权 匹 增 点 碾 敛 涎 带 榔 献 卫 讯 恤 捐 摸 卖 勤 斋 孽 脆 挚 构 第 四 章 微 生 物 的 营 养

5、和 培 养 基 刘 主要元素:碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 微量元素:锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等 占细菌细胞干重的97% 一、微生物细胞的化学组成 1.化学元素 化学元素比例因菌种、培养条件等有所不同,如: 幼龄菌含N高,硫细菌较多S,铁细菌较多Fe等。 砂 岔 溃 他 蛙 怎 狡 卷 饶 仑 乞 柴 伐 雄 盎 的 滦 赃 宋 狼 妻 涡 炼 松 阀 哦 楼 详 炒 攘 抚 账 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 表微生物细胞中几种主要元素的含量 (干重的百分数) 元素 细菌 酵母菌 霉菌 碳 50 49.8 47.9 氮 15 12.4 5.2 氢 8 6.7

6、 6.7 氧 20 31.1 40.2 磷 3 硫 1 黄 喀 疹 菇 照 屎 沽 工 琶 感 接 潜 啤 列 滑 缮 持 杖 慕 堰 童 郑 锗 野 失 底 存 甄 铣 明 挎 绊 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 2.化学成分及其分析 化学元素组成有机物、无机物和水(7090 ) (1)有机物分析: 1)化学法直接抽提,定性定量分析 2)破碎细胞得亚显微结构,再分析 (2)无机物 (指与有机物相结合或单独存在的无机盐等物质 ,) 分析: 干细胞高温炉(550)焚烧得到的灰分(ashcos tituent)无机方法分析其中各种无机元素含量。 (3)水分: 细胞表面水分吸

7、干后的重量为湿重; 采用低温真空干燥、红外快速烘干方法烘干至恒重为干重。 砂 莎 缩 阵 承 宴 搅 织 芬 抬 猿 躇 腥 票 凄 刻 之 箍 瘟 公 企 圾 涛 瘸 忽 站 悟 稚 炽 胶 介 计 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 碳源、 氮源、 能源、 生长因子、 无机盐、 水 营养物质按照它们在机体中的生理作用不同 ,可以将它们区分成六大类。 二、微生物的营养物质与功能 矣 疯 叛 断 励 袄 尚 筐 粒 说 擦 彦 仁 婚 钨 净 得 莆 锁 昂 孟 龄 置 元 晒 袁 芝 研 颂 旦 蛊 晚 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 (一)碳源(

8、Carbon source) 定义:一切能满足微生物生长繁殖所 需碳元素的营养物质称为碳源。 功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整 个生理活动提供所需要能源(异养微生物)。 种类: 无机含碳化合物:如CO2和碳酸盐等。 有机含碳化合物:糖与糖的衍生物(多糖:如淀粉、 麸皮、米糠等;饴糖;单糖),脂类、 醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物 以及各种含氮的化合物。 柄 撩 胆 想 矽 嗜 防 靖 弦 摧 税 狼 胰 域 恕 羚 揣 抛 炮 梆 赘 硷 肚 嗡 拐 线 镁 郁 扭 腻 各 寸 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 类 型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平

9、有 机 碳 CHO NX 复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生 饼粉等 CHO N 多数氨基酸、简单蛋 白质等 一般氨基酸、明胶等 CHO糖、有机酸、醇、脂 类等 葡萄糖、蔗糖、各种淀 粉、糖蜜等 CH烃类天然气、石油及其不同 馏份、石蜡油等 无 机 碳 C(?) COCO2CO2 COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等 表表微生物的碳源谱微生物的碳源谱 镊 辑 祥 瘫 殴 嗜 易 菏 噬 涩 搁 红 忿 毕 椿 骚 墩 级 窜 赏 奄 刀 侍 丙 惜 查 积 沛 市 债 潭 掣 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 提供碳素的物质,一般还是能源物质。 微生物对碳源

10、选择性: 糖类一般是良好碳源和能源,对不同糖利用不同。 E.Coli在G和半乳糖培养基生长,G为速效碳源, 后者为迟效碳源。 l工业发酵一般用糖蜜、淀粉、饴糖等,为节约采用 纤维素这种广泛存在的物质培养微生物。 不同菌种利用碳源能力不同,如:假单孢菌属中的 一些能利用90多种碳源;甲基营养型只利用甲醇、 甲烷等一碳化合物为能源物质。 香 盲 津 赡 蓟 掂 惨 头 豪 脾 娘 贼 归 摔 梨 共 贯 哭 挛 芹 鲸 韶 劈 桩 臻 钵 晤 邀 县 兄 焚 种 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 微生物工业发酵中用做碳源的原料微生物工业发酵中用做碳源的原料 传统种类:糖,饴糖

11、 淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物 淀粉等) 麸皮 各种米糠等 代粮发酵:纤维素、石油、CO2、H2 茸 杭 海 舰 席 慧 桑 靛 嫂 踏 蛤 习 弊 瀑 诵 唾 鹏 权 峰 绥 庭 赚 琐 窜 敬 能 膜 辫 溪 亨 洛 己 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等 有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、 氨基酸等)、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、 黄豆饼粉、玉米浆等 定义:凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源 的营养源。 功能: 1)提供合成细胞中含氮物,如蛋白质、核酸以及 含氮代谢物等的原料; 2)少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源

12、为能源。 (二)氮源(二)氮源(Nitrogen source Nitrogen source ): 泪 崇 昆 捧 奎 集 肄 卢 螟 刮 转 澄 茵 哗 拢 箕 湾 挞 新 妇 售 褂 腕 赢 僧 芬 蔑 唤 勤 幼 问 撩 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 类 型 元素水 平 化合物水平培养基原料水平 有 机 氮 NCH OX 复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏 、饼粕粉、蚕蛹 粉等 NCH O 尿素、一般氨基酸、 简单蛋白质等 尿素、蛋白胨、 明胶等 无 机 氮 NHNH3、铵盐等(NH4)2SO4等 NO硝酸盐等KNO3等 NN2空气 表表 2 2 微生物的氮源谱

13、微生物的氮源谱 司 廉 仗 棘 眺 忻 艺 吸 之 驴 谚 聂 寥 来 萝 贫 敷 胰 羚 副 学 凶 蚌 粒 吟 邵 撰 坯 性 诵 暴 施 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫 酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生 产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以 及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花 生饼份、玉米浆等。 蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨 基酸等才能被机体利用,这种氮源叫迟效氮源。 无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有 机氮源可以直接被菌体吸收利用,这种氮源叫做 速效氮源。 速效氮源,通常有利于机体的生长,迟

14、效氮 源有利于代谢产物的形成。 疵 喜 摧 狂 蛔 膜 辕 噶 心 赞 唯 太 峨 功 胞 想 企 辛 躺 槽 魔 氨 绝 镊 摸 满 亦 胜 蔬 翱 坷 牙 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 硝酸盐NO3 NH4+ 铵 盐 氨基酸入胞 细胞物质 蛋白胨 豆 饼 蚕蛹粉 分解 入胞 细胞物质 诱导酶 诱导酶 矩 俘 丝 懦 曰 描 征 矣 酌 居 傍 恭 进 弱 蹭 电 厘 溉 趟 揭 咳 题 申 尊 拾 妮 铜 成 精 设 誊 洞 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 生理酸式盐和生理碱式盐 (NH4)2SO42NH4+ + SO42- 入胞pH K+

15、(Na+)+ NO3- 入胞pH KNO3 NaNO3 NH4NO3NH4+(先入胞)+ NO3-(后入胞) 垫 径 趟 幸 差 底 赣 琳 皱 刽 废 昂 申 糙 兄 虚 幌 契 犁 返 峻 趋 淄 疙 狮 旋 抗 稗 桐 趋 砍 滔 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 能源:能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能 能源谱 化学物质 辐射能 化能异养微生物的能源有机物 无机物 化能自养微生物的能源 光能自养和光能异养微生物的能源 (三)能源 婚 蜕 芽 聪 蹬 爸 蚜 皆 表 棚 广 烦 筑 旗 谣 鉴 斑 素 裕 婶 动 豹 烘 弘 佑 坡 箔 蛔 窃 吗

16、 徒 嫂 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 (四)生长因子(四)生长因子(growth factorgrowth factor):): 定义:是一类对微生物正常生活所不可缺少而 需要量又不大,但微生物自身不能用简单的 碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体 生长需要的有机营养物质。不同微生物需求 的生长因子的种类和数量不同。 微 生 物 生长因子 需要量(ml-1 III型肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)胆碱 6ug 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)硫胺素 0.5ng 白喉棒杆菌(Cornebacterium di

17、phtherriae)B-丙氨酸 1.5ug 破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)尿嘧啶 0-4ug 肠膜状串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)吡哆醛 0.025ug 蛾 郭 持 狭 李 寓 歹 脯 娥 宛 烹 己 吹 梧 斧 暗 茬 屑 伦 怔 爷 捉 刽 濒 锤 盏 叙 穆 满 羊 鞋 导 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 种类: 根据生长因子的化学结构和它们在机体中 的生理功能的不同,可将生长因子分为: 维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺 类、C4C6的分支或直链脂肪酸、氨基酸 缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养

18、 缺陷型”微生物。 滚 剑 卒 疚 康 携 键 簿 恿 抑 磕 侦 助 乒 姻 岛 畸 煮 赵 载 珊 郊 永 胆 练 拂 妨 篷 忠 菠 藩 晌 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 最早发现的生长因子是维生素,目前已经发现许多维 生素都能起生长因子的作用。维生素大部分是构成酶的辅 基或辅酶,需要量很少,但是缺少维生素微生物不能正常 生长。 有些微生物缺乏或丧失合成某种或某些氨基酸的酶, 所以不能合成生长所必需的氨基酸,这类微生物被称为“ 氨基酸缺陷型”。 例如:肠膜明串珠菌(leuconostoc mesenteroides)常 常需要由外源供给多种氨基酸才能生长。 另外

19、有些微生物生长还需要其它特殊的成分,例如某 些乳酸杆菌生长需要核苷;某些酵母菌和真菌生长需要肌 醇;某些肺炎球菌生长需要胆碱等。 锈 彰 出 守 躁 茁 玄 钡 厄 泣 逢 蓝 故 醒 挺 电 搬 糜 蔗 洗 橇 迹 椰 磐 在 塌 瓢 触 讳 崔 抄 疡 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 根据微生物对生长因子的需要存在差异, 可分为: 1. 野生型(wild type) 原养型 不需要生长因子而能在基础培养基 上生长的菌株 2. 营养缺陷型(auxotroph) 由于自发或诱发突变等原因从野生 型菌株产生的需要提供特定生长素物质才 能生长的菌株 煞 经 难 幌 猜 攫

20、媚 粳 勇 犬 境 否 撬 沟 飘 刺 乃 扣 吻 峙 酱 哟 瞎 砌 浸 捂 拟 檬 残 痞 害 憎 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 (五)无机盐(inorganic salt) 定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的 多种重要元素(包括大量元素和微量元素)的 物质,多以无机盐的形式供给。 大量元素:P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe (微 生物生长所需浓度在10-310-4mol/L) 微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co (微生物生 长所需浓度在10-610-8mol/L) 根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成: 懊 煎 籽 荡 泞 糯 冤 寒 聘 真

21、物 劲 悯 独 逗 询 华 攒 肺 熏 召 履 晚 屋 惺 疆 狐 捅 谆 供 眷 焙 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 无机盐的生理功能:无机盐的生理功能: 无 机 盐 大量 元素 微量 元素 一般功能 特殊功能 酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+等) 特殊分子结构成分(Co、Mo等) 维持渗透压 生理调节物质酶的激活剂 pH的稳定 化能自养菌的能源(S、Fe2+、 NH4+、NO2-) 无氧呼吸时的氢受体(NO3-、 SO42-) 细胞内一般分子成分(如P,S, Ca,Mg,Fe等) 纺 侦 份 炸 理 席 魁 秽 狄 腻 葬 咏 炬 肾 瑰 萎 票 妨 愈 虏

22、 霉 淌 纷 稀 罢 逐 唤 鞠 密 潦 挨 厌 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 无机元素的来源和功能无机元素的来源和功能 草 浅 嚣 铣 部 罐 痔 搓 折 俞 霄 液 砚 腋 模 匪 粒 驹 渍 抚 舞 消 测 泞 霓 门 弹 辕 暇 开 苍 摔 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 水是微生物生长所必不可少的。水在细胞中的 生理功能主要有: 起到溶剂与运输介质的作用; 参与细胞内一系列化学反应; 维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象; 通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构 热的良好导体; (六)(六) 水 擎 富 挣 缎 叭 妥 原

23、 胃 牟 迪 硕 缉 纽 系 霄 报 挖 刀 遁 剁 称 吃 几 侵 挑 扦 焊 戳 莲 汪 代 太 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 几种生物的 游离水含量 人体:60% 海蛰:96% 微生物 孢子 营养体 霉菌孢子:39% 细菌芽孢: 皮层:70% 核心:极低 细菌:80% 酵母:75% 霉菌:85% 水在细胞中有两种存在形式: 结合水和游离水. 不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大 差别: 秤 恿 妆 坷 阑 宅 陛 攒 型 汹 痛 厨 莲 云 敏 坑 沈 仿 玛 掣 茵 悯 榔 丫 壬 镐 虎 昔 六 贼 积 矣 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培

24、养 基 刘 微生物对水的需要程度(水对微生物生长的影响)常用 环境(或基质)中的水活度值(water activity, w) 表示。所谓w就是水的有效浓度。 定义:水活度为在一定的温度条件下,溶液的蒸汽压与 相同条件下纯水的蒸汽压之比, 即:w=/ o 表示溶液的蒸汽压 o表示纯水的蒸汽压 在w为0.600.99的环境条件均有微生物生长,但对某 种微生物而言,它对w的要求是一定的。即微生物不同, 其生长的最适w亦不同。 悠 冒 抡 钉 空 汪 滩 膜 回 膝 梳 痕 唇 匝 页 罪 做 阿 赃 谣 翰 戒 候 饭 馏 轻 缝 映 刁 伯 蔬 恫 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养

25、 基 刘 表表几类微生物生长最适几类微生物生长最适 w w 微生物 w 一般细菌 0.91 酵母菌 0.88 霉菌 0.80 嗜盐细菌 0.70 嗜盐真菌 0.65 嗜高渗酵母 0.60 球 隅 断 帝 替 贤 驹 椒 崔 场 燃 瞬 愁 婴 儒 抠 碑 登 兹 厨 妄 质 捌 沿 澎 炳 漂 羌 躲 柿 泉 剥 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 三、微生物的营养类型 根据生长所需要的营养物质的性质(碳源),可将生物分 成两种基本的营养类型 异养型生物:在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质 自养型生物:在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 动物属于异养型生物,植物属

26、于自养型,而微生物既有 异养型的也有自养型的,大多数微生物属于异养型生物,少数 微生物属于自养型生物。 根据生长时能量的来源不同,又可将生物分成两种类型 化能营养型生物:依靠化合物氧化释放的能量进行生长 光能营养型生物:依靠光能进行生长 动物和大部分微生物属于化能营养型生物,它们从物质 的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型 生物 按供氢体分 无机营养型生物; 有机营养型生物: 匠 恋 砾 亨 漂 痕 礁 丰 谆 撵 似 膀 起 购 乡 驾 蛀 稠 周 敦 怕 寥 喳 主 劈 究 浅 践 蹲 手 烃 禹 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 异养型生物 自养型

27、生物 根据生长所需要的营养物质 的性质(碳源) 根据生物生长过程中能 量的来源 光能营养型 化能营养型 波 票 淑 伞 愤 栓 狮 斩 完 钥 蔓 音 精 桌 齐 叼 批 辈 珐 淡 哉 肚 恋 孕 确 贷 拷 泉 高 姓 位 屡 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 根据碳源、能源及电子供体性质的不同,可将微 生物分为: 光能无机自养型(photolithoautotrphy) 光能有机异养型(photoorganoheterotrphy) 化能无机自养型(chemolithoautotrphy) 化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy) 娘 沏 辩

28、 避 呻 丽 咸 怜 废 途 拾 碌 进 盅 蛔 口 搓 于 蚀 买 肝 钾 鱼 艰 罐 竟 怒 搪 纠 精 弦 晶 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 微生物的营养类型: 荤 八 糜 奎 狞 湿 族 框 逼 降 诞 绰 汲 香 翟 死 氯 环 豌 蜕 疙 萨 村 辕 啦 蛾 页 铆 蛇 导 袜 邀 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 能以CO2为唯一或主要碳源; 进行光合作用获取生长所需要的能量; 以无机物如H2O、H2S、S等作为供氢体或电子供体, 使CO2还原为细胞物质; 例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体), 进行产氧型的光合

29、作用,合成细胞物质。而红硫细菌,以H2S为 电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。 CO2+ 2H2S 光能 光合色素 CH2O + 2S+ H2O (一)光能无机自养型(光能自养型) 哭 呀 紫 丑 蹦 兰 佃 霞 枚 孽 健 邢 藐 啸 庸 森 她 遁 篮 撇 锈 罪 杨 高 妓 荔 骂 夏 牙 写 踏 族 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 不能以CO2为主要或唯一的碳源; 以有机物作为供氢体,利用光能将CO2还原为细胞物质; 在生长时大多数需要外源的生长因子; 例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体,将CO2 还原成细胞物质,同时积累丙酮。 CO22

30、(H3C)2 CHOH 光能 光合色素 2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O (二)光能有机异养型(光能异养型) + 秃 犬 钱 页 士 耻 傍 枢 骗 褪 谚 损 鸽 些 侣 麻 潭 底 抚 膊 堑 弓 彤 诀 谁 勺 荚 正 情 枕 诫 图 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能 ; 以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时,利用 H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原 成细胞物质。 化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全无机及 无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中 ,参

31、与地球物质循环. (三)化能无机自养型(化能自养型) 揖 躁 熄 滦 苍 臆 旁 揣 吏 揽 腆 卤 及 浊 倒 译 鸣 荷 关 蒂 虱 蔫 思 陇 黍 渴 壳 讫 宴 蜜 长 卷 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 亚硝化细菌 2NH4+ +3O22NO2- +2H2O + 4H+132Kcal 硝化细菌 NO2- +1/2O2 NO3- +18.1 Kcal 1. 硝化细菌: 焕 芍 卯 悼 树 捉 挪 怪 卉 基 旷 潞 债 千 剖 嗽 州 砷 蠢 驶 拆 代 副 撬 乐 矮 旷 瞧 衣 闪 纽 味 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 通过氧化还原

32、态的无机硫化物(H2S、S、 S2O32- 、SO32-)获得能量(硫杆菌属,硫微 螺菌属) H2S + 1/2 O2 S +H2O + 50.1 Kcal S + 1 1/2 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal 2. 硫化细菌 : 顾 紧 仆 蔓 筑 佑 弦 茬 女 漱 林 锭 捕 早 丝 威 臭 嚏 雁 扎 搐 灯 哎 攘 霍 掀 黎 相 换 芽 其 晦 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 氧化Fe2+为Fe3+获取能量并同化 CO2 2Fe2+1/2O2+2H+ 2Fe3+H2O+21.2 Kcal 4. 氢细菌:具有氢化酶,从氢的氧化获取能 量,同化CO

33、2 H2+ 1/2 O2 H2O + 56.7 Kcal 3. 铁细菌: 呼 迈 芯 燥 光 悠 黎 并 日 码 睦 蔷 长 略 幼 磕 蜗 淡 卿 琵 蛀 躲 移 河 诡 獭 和 跌 画 嘘 涯 洲 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化 学能; 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物,如淀粉、 糖类、纤维素、有机酸等。 有机物通常既是碳源也是能源; 大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微 生物; 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物; (四)化能有机异养型(化能异养型) 帅 地 秽 扬 戊 首 俱 谩 铁 喂 仪 困

34、炯 俏 囱 嫩 吴 槽 雕 牺 罢 俗 威 拳 和 援 猾 栈 狮 过 趁 谭 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 不同营养类型之间的界限并非绝对 异养型微生物并非绝对不能利用CO2; 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长; 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会 发生改变; 例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria): 没有有机物时,同化CO2, 为自养型微生物; 有机物存在时,利用有机物进行生长,为异养型微生物; 光照和厌氧条件下,利用光能生长,为光能营养型微生物; 黑暗与好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能生长,为化能营养

35、型微生物 微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条 件变化的适应能力 理 稀 祁 谬 彬 闯 羊 杰 鹊 慧 脯 颤 惨 估 蚜 赤 锤 阀 越 菲 赌 贯 耙 男 租 谜 规 壹 晚 榨 钳 滇 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 第二节第二节 培养基培养基(medium)(medium) 定义:应科研或生产的需要,由人工配制的、适合 于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基 质(混合养料)。 特点:任何培养基都应具备微生物所需要的六大营 养要素,且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭 菌。 用途:促使微生物生长;积累代谢产物;分离微生 物菌种;鉴定微生物种类;微

36、生物细胞计数;菌种 保藏;制备微生物制品 掩 拭 堵 土 戴 毫 众 重 泳 挽 傀 查 石 赡 仲 佑 纶 萍 钾 伟 耿 愤 怔 终 颧 伺 憨 榴 企 烃 搪 垦 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 一、培养基的配制原则一、培养基的配制原则 (一)培养基组分应适合微生物的营养特点(目的明确) (二)营养物的浓度与比例应恰当(营养协调) (三)物理化学条件适宜(理化条件适宜) (四)根据培养目的选择原料及其来源(经济节约) 卞 勇 贬 患 谱 颇 吓 雁 法 析 晕 幻 蜂 蜕 娱 麦 舌 纱 糙 镍 掀 燕 钮 舶 炳 熊 峭 日 裂 毒 振 狸 第 四 章 微 生

37、物 的 营 养 和 培 养 基 刘 (一)目的明确 培养何菌 获得何种产物 用于实验室还是大规模生产 种子培养和发酵生产 培养细菌、放线菌、酵母菌 与霉菌的培养基不同 为获取微生物细胞或做种子培 养基用还是为获取代谢产物用 做发酵培养基 实验室中作一般培养;进 行精细的代谢或遗传等研 究;发酵生产。 种子培养基和发酵培养基 都是发酵生产用的培养基 掂 瞳 诬 芍 骑 笛 授 循 手 矿 诸 话 钵 卧 链 左 抓 篷 践 科 痉 茶 僵 灶 耍 拭 掠 呀 孔 扁 药 绰 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。 不同营养类型的微生物

38、,其对营养物的需求差异很大。如自养 型微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物质组成。异 养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质,但有机物的种类需 适应所培养菌的特点。 按微生物的主要类群来说,它们所需要的培养基成分也不同: 细菌: 牛肉膏蛋白胨培养基 LB (Luria-Bertani) 放线菌: 高氏一号培养基 真菌: 查氏合成培养基 PDA (Potato-Dextrose-Agar) 酵母菌; 麦芽汁 当对试验菌营养需求特点不清楚的时候,可以采用生长谱法进行 测定。 掖 刨 昌 袖 服 匿 我 旋 儿 胰 期 率 阜 洛 糟 藕 翠 赢 平 吴 根 诽 矮 岂 桅 镊 搞 懈

39、桐 款 末 型 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好 ,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需, 浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微 生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累,其中碳氮比 (C/N)的影响较大。碳氮比指培养基中碳元素与氮元素 的物质的量比值,有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之 比。 (二)营养协调 浓度过高微生物的生长起抑制作用, 浓度过小不能满足微生物生长的需要。 C/N比值= 碳源中的碳原子的mol数 氮源中所含的氮原子的mol数 汀 巍 练 确 脱 鹿 摄

40、幂 痹 惫 龄 座 改 纸 好 砸 犬 拉 炊 此 嫂 跃 隋 遂 桥 臂 塑 泞 扮 啸 唤 帜 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 速效性氮(或碳)源与迟效性氮(或碳)源的比例 各种金属离子间的比例 例:在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中,培养基 C/N 4/1时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少;当培养基 C/N3/1 时,菌体生长受抑制,而谷氨酸大量增加。 碳氮比(C/N)直接影响微生物生长与繁殖及 代谢物的形成与积累,故常作为考察培养基组成 时的一个重要指标; 鹿 趣 舌 硫 繁 岗 俐 莲 速 逐 粉 鼻 赞 刻 赠 帆 翠 扮 难 龚 赊 庭 貌 焰 屎 调 迭 活

41、 赋 袋 稽 辗 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 pH 水活度 氧化还原电位 (三)理化条件适宜 渗透压与 萨 尚 宦 彭 轮 闪 朽 纪 税 腆 技 瑶 瞧 绰 捆 防 从 涕 潮 亩 曳 冬 俺 咐 吕 精 签 簿 侈 贼 贡 科 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型 微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 通常培养条件: 细菌与放线菌:pH77.5 酵母菌和霉菌:pH4.56范围内生长 在微生物的生长和代谢过程中,由于营养物质的利用和代谢 产物的形成与积累,培养基的初始pH值会发生改变,为了维 持培养

42、基pH值的相对恒定,通常采用下列两种方式: 内源调节:在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐; 调节培养基的碳氮比。 外源调节:按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液 1. pH 考 购 钟 垦 氏 皑 淬 着 烽 冤 抬 危 缕 适 痕 纵 殃 豌 著 况 诛 篓 昌 放 市 颂 患 丝 懦 现 淫 工 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 磷酸缓冲液:pH值从6.07.6之间 K2HPO4+HCl KH2PO4+KCl KH2PO4+KOH K2HPO4+H2O 加入CaCO3: CO32 HCO3 H2CO3 CO2+H2O +H+ H +H+ H 培养基中所含氨基酸、肽、

43、蛋白质等物质也可起到缓冲作用 。 砖 免 纵 前 爵 敢 誉 凿 修 修 泄 篆 敛 啪 扛 修 滔 财 谁 吸 庶 欧 舞 斩 黄 钝 督 伶 戳 弘 祷 维 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 2. 渗透压和水活度a a w w 渗透压 等渗溶液 适宜微生物生长 高渗溶液 细胞发生质壁分离 低渗溶液 细胞吸水膨胀,直至破裂 大多数微生物适合在等渗的环境下生长,而有的 菌如Staphylococcus aureus则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。能在高盐环境( 2.86.2/L NaCl)生长的微生物常被称为嗜盐 微生物(Halophiles)。 痴 雅 招

44、 搬 语 钻 替 苦 咕 剥 巢 闷 部 宦 欲 信 干 冻 照 魂 客 汤 稼 懊 重 棚 洪 磅 踩 节 高 续 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 在天然环境中,微生物可实际利用的自由水或游离 水的含量, 一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压 力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示,即: w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。 纯水w为1.00,溶液中溶质越多, w越小。 微生物一般在w为0.600.99的条件下生长, w 过低时, 微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和 总生长量减少。 微生物不同,其生长的最适w不同。 水活度w 睦

45、 估 坠 凉 魁 凋 揉 窒 坊 祥 砸 勒 城 惰 淀 并 侨 棋 悟 琅 采 布 额 舔 咕 咀 锻 待 锗 褐 瘁 地 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 柏 燃 遣 歪 胺 溶 炉 呈 槛 考 俐 词 篮 敌 贯 沏 孰 煎 板 祥 羊 孝 杜 流 紧 技 谎 蘑 卤 泳 卜 吕 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 氧化还原电位又称氧化还原电势(redox potential ),是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化 剂接受电子趋势的一种指标,其单位是V(伏)或mV( 毫伏)。 不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同 好氧性微生物:+

46、0.1伏以上时可正常生长,以+0.3+0.4伏为宜; 厌氧性微生物:低于+0.1伏条件下生长; 兼性厌氧微生物:+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。 3. 氧化还原电位 窄 徊 扯 屠 优 滔 芦 拦 司 念 镣 勋 钾 烯 蕊 荒 嘉 荆 乓 微 牵 碎 污 蓬 糊 与 督 堤 槐 友 凛 庭 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 以粗代精 以野代家 以废代好 以国代进以简代繁 以氮代朊 以烃代粮 以纤代糖 (四) 经济节约 蠢 伏 文 捅 判 谷 惜 结 颤 雄 窒 羹 紧 兔 晒 气 嫁 嗜 琳 蝉 恒 哼 蹭 舜 谐 绿 血 弛 党 沈 擅 呕 第 四 章 微 生 物 的 营 养 和 培 养 基 刘 1.生态模拟 调查所培养菌的生态条件,查看“嗜好”,对 “症”下料初级天然培养基. 2.查阅文献 查阅、分析文献,调查前人的工作资料, 借鉴人家的经验,以便从中得到启发设计有自己 特色的培养基配方

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